Penerapan Rangkaian Seri RLC, RL dan RC

ajat

1. Rangkaian Seri RL Pada Arus Bolak-Balik

Jika VR menyatakan tegangan pada ujung-ujung hambatan (R), VL menyatakan tegangan pada ujung-ujung induktor, maka dalam rangkaian ini nilai VR sefase dengan arus listrik, sedangkan VL mendahului arus sebesar 90o. Sehingga besarnya tegangan V dapat dicari dengan menjumlahkan nilai VR dan VL secara vektor (fasor) yaitu :

Sedangkan :
VR = I R
VL = I IL
Maka :
hambatan dalam rangkaian AC yang disebut impedansi, dilambangkan Z dan ditulis:
Besarnya pergeseran fase antara arus dan tegangan dinyatakan:

Besarnya sudut pergeseran antara arus dan tegangan pada rangkaian seri RL tidak lagi sebesar 90o, melainkan kurang dari 90o, di mana tegangan mendahului arus.

Selain berfungsi sebagai pengubah fase antara tegangan dan arus, cara yang sama seperti pada rangkaian RC, dengan persyaratan yang harus dipenuhi rangkaian RL dapat berfungsi sebagai diferensiator, integrator, filter lolos frekuensi tinggi (HPF) ataupun filter lolos frekuensi rendah (low pass filter).

2. Rangkaian Seri RC Pada Arus Bolak-Balik

Sebuah rangkaian seri hambatan dan kapasitor yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC sebesar V, yang disebut rangkaian seri RC.
Apabila VR menyatakan tegangan pada ujung-ujung hambatan (R), VC menyatakan tegangan pada ujung-ujung induktor, maka dalam rangkaian ini nilai VR sefase dengan arus listrik, sedangkan VC tertinggal arus sebesar 90o. Sehingga besarnya tegangan V dapat dicari dengan menjumlahkan nilai VR dan VC secara vektor (fasor) yaitu :
Sedangkan :
VR = I R
VL = I XC

Besarnya impedansi, dilambangkan Z dan ditulis:

Besarnya pergeseran fase antara arus dan tegangan dinyatakan:

Besarnya sudut pergeseran antara arus dan tegangan pada rangkaian seri RC tidak lagi sebesar 90o, melainkan kurang dari 90o di mana tegangan tertinggal terhadap arus.

Selain berfungsi sebagai pengubah fase antara tegangan dan arus, Rangkaian RC dapat digunakan sebagai penyaring sinyal yang masuk dengan cara memblok atau menahan sinyal frekuensi tertentu dan meneruskan sinyal yang lainnya. Penyaring RC sendiri terdiri dari 4 bagian, diantaranya high – pass filter, low – pass filter, band – pass filter dan band – stop filter.

3. Rangkaian Seri RLC Pada Arus Bolak-Balik

Rangkaian seri RLC yaitu rangkaian yang terdiri atas hambatan, induktor dan kapasitor yang dihubungkan seri, kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan AC. Telah diterangkan bahwa pada rangkaian hambatan arus tegangan sefase, sedangkan pada induktor tegangan mendahului arus, dan pada kapasitor arus mendahului tegangan.
Besarnya tegangan jepit pada rangkaian seri RLC dapat dicari dengan menggunakan diagram fasor sebagai berikut :
VR = Imax R sin ωt = Vmax sin ωt
VL = Imax XL sin (ωt + 90o) = Vmax sin (ωt + 90o)
VC = Imax XC sin (ωt – 90o) = Vmax sin (ωt – 90o)
Jika sudut ωt kita pilih sebagai sumbu x, maka diagram fasor untuk I, VR, VL, dan VC dapat digambarkan dengan gambar diatas. Dan besarnya tegangan jepit pada rangkaian seri RLC dapat dicari dengan menjumlahkan fasor dari VR, VL, dan VC menjadi :
di mana :
V = tegangan total/jepit susunan RLC (volt)
VR = tegangan pada hambatan (volt)
VL = tegangan pada induktor (volt)
VC = tegangan pada kapasitor (volt)
Dari gambar diagram fasor terlihat bahwa antara tegangan dan arus terdapat beda sudut fase sebesar θ yang dapat dinyatakan dengan :

Besarnya Impedansi rangkaian RLC yang disusun seri dinyatakan :

di mana :
Z = impedansi rangkaian seri RLC (Ω)
R = hambatan (Ω)
XL = reaktansi induktif (Ω)
XC = reaktansi kapasitif (Ω)
Pada rangkaian seri RLC dapat mempunyai beberapa kemungkinan yaitu :
  1. Jika nilai XL > XC maka rangkaian akan bersifat seperti induktor, yaitu tegangan mendahului arus dengan beda sudut fase θ yang besarnya dinyatakan dengan

  2. Jika nilai XL < XC maka rangkaian akan bersifat seperti kapasitor, yaitu tegangan ketinggalan terhadap arus dengan beda sudut fase θ yang besarnya dinyatakan dengan

  3. Jika nilai XL = XC maka besarnya impedansi rangkaian sama dengan nilai hambatannya (Z = R) maka pada rangkaian akan terjadi resonansi yang disebut resonansi deret/seri yang besarnya frekuensi resonansi dapat dicari yaitu :

Penggunaan rangkaian seri RLC pada rangkaian bolak-balik dapat kita temuai pada rangkaian pengatur nada.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *